Pergi ke kandungan

Metabolisme lipid

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.

Metabolisme lipid ialah sintesis dan degradasi lipid dalam sel yang melibatkan pemecahan dan penyimpanan lemak untuk tenaga dan sintesis lipid struktur dan berfungsi, seperti yang terlibat dalam pembinaan membran sel. Dalam haiwan, lemak ini diperoleh daripada makanan dan disintesis oleh hati.[1] Lipogenesis ialah proses mensintesis lemak ini.[2] Majoriti lipid yang terdapat dalam tubuh manusia daripada pengambilan makanan ialah trigliserida dan kolesterol.[3] Jenis lipid lain yang terdapat dalam badan ialah asid lemak dan lipid membran. Metabolisme lipid sering dianggap sebagai proses pencernaan dan penyerapan lemak pemakanan; walau bagaimanapun, terdapat dua sumber lemak yang boleh digunakan oleh organisma untuk mendapatkan tenaga: daripada lemak pemakanan yang digunakan dan daripada lemak yang disimpan.[4] Vertebrat (termasuk manusia) menggunakan kedua-dua sumber lemak untuk menghasilkan tenaga untuk organ seperti jantung berfungsi.[5] Oleh kerana lipid adalah hidrofobik, ia perlu dilarutkan sebelum metabolisme mereka boleh bermula. Metabolisme lipid selalunya bermula dengan hidrolisis[6] yang berlaku dengan bantuan pelbagai enzim dalam sistem pencernaan. Metabolisme lipid juga berlaku dalam tumbuhan, walaupun prosesnya berbeza dalam beberapa cara jika dibandingkan dengan haiwan.[7] Langkah kedua selepas hidrolisis ialah penyerapan asid lemak ke dalam sel epitelium dinding usus.[5] Dalam sel epitelium, asid lemak dibungkus dan diangkut ke seluruh badan.[8]

Proses metabolik termasuk pencernaan, penyerapan, pengangkutan, penyimpanan, katabolisme dan biosintesis lipid. Katabolisme lipid dicapai melalui proses yang dikenali sebagai pengoksidaan beta yang berlaku dalam mitokondria dan organel sel peroksisom.

Pencernaan

[sunting | sunting sumber]

Pencernaan ialah langkah pertama metabolisme lipid, dan ia merupakan proses memecahkan trigliserida menjadi unit monogliserida yang lebih kecil dengan bantuan enzim lipase. Pencernaan lemak bermula di dalam mulut melalui pencernaan kimia oleh lipase lingual. Kolesterol yang ditelan tidak dipecahkan oleh lipase dan kekal utuh sehingga ia memasuki sel epitelium usus kecil. Lipid kemudiannya terus ke perut di mana pencernaan kimia diteruskan oleh lipase gastrik, dan pencernaan mekanikal bermula (peristalsis). Majoriti pencernaan dan penyerapan lipid, bagaimanapun, berlaku sebaik sahaja lemak mencapai usus kecil. Bahan kimia daripada pankreas (keluarga lipase pankreas dan lipase bergantung kepada garam hempedu) dirembeskan ke dalam usus kecil untuk membantu memecahkan trigliserida[9] bersama-sama dengan penghadaman mekanikal selanjutnya sehingga ia menjadi unit asid lemak individu yang boleh diserap ke dalam sel epitelium usus kecil.[10] Lipase pankreas bertanggungjawab untuk memberi isyarat bagi hidrolisis trigliserida menjadi asid lemak bebas dan unit gliserol yang berasingan.

Penyerapan

[sunting | sunting sumber]
Carta alir proses penyerapan lipid

Langkah kedua dalam metabolisme lipid ialah penyerapan lemak. Asid lemak rantai pendek boleh diserap dalam perut, manakala kebanyakan penyerapan lemak hanya berlaku di dalam usus kecil. Sebaik sahaja trigliserida dipecahkan kepada asid lemak dan gliserol individu, bersama-sama dengan kolesterol, ia akan terkumpul menjadi struktur yang dipanggil misel. Asid lemak dan monogliserida meninggalkan misel dan meresap merentasi membran untuk memasuki epitelium usus. Dalam sitosol sel epitelium, asid lemak dan monogliserida digabungkan semula menjadi trigliserida. Dalam sitosol sel epitelium, trigliserida dan kolesterol dibungkus menjadi zarah yang lebih besar dipanggil kilomikron, struktur amfifatik yang mengangkut lipid tercerna.[8] Kilomikron akan bergerak melalui aliran darah untuk memasuki adipos dan tisu lain dalam badan.[5][2]

Pengangkutan

[sunting | sunting sumber]

Disebabkan sifat hidrofobik lipid membran, trigliserida dan kolesterol, ia memerlukan protein pengangkutan khas yang dikenali sebagai lipoprotein.[1] Sifat amfifatik lipoprotein membolehkan trigliserida dan kolesterol diangkut melalui darah. Kilomikron ialah satu subkumpulan lipoprotein yang membawa lipid yang dicerna dari usus kecil ke seluruh badan. Ketumpatan yang berbeza-beza antara jenis lipoprotein ialah ciri kepada jenis lemak yang diangkut.[11] Contohnya, lipoprotein berketumpatan sangat rendah (VLDL) membawa trigliserida yang disintesis oleh badan, dan lipoprotein ketumpatan rendah (LDL) mengangkut kolesterol ke tisu periferi.[5][1] Sebilangan lipoprotein ini disintesis dalam hati, tetapi tidak semuanya berasal dari organ ini.[1]

Penyimpanan

[sunting | sunting sumber]

Lipid disimpan dalam tisu adipos putih sebagai trigliserida. Dalam manusia dewasa muda yang kurus, jisim trigliserida yang disimpan mewakili kira-kira 10-20 kilogram. Trigliserida terbentuk daripada tulang belakang gliserol dengan tiga asid lemak. Asid lemak bebas diaktifkan menjadi asil-KoA dan diesterkan sehingga membentuk titisan trigliserida. Lipoprotein lipase mempunyai peranan penting.[12]

Katabolisme

[sunting | sunting sumber]

Sebaik sahaja kilomikron (atau lipoprotein lain) bergerak melalui tisu, zarah ini akan dipecahkan oleh lipoprotein lipase dalam permukaan luminal endotelium dalam kapilari untuk membebaskan trigliserida.[13] Trigliserida akan dipecahkan kepada asid lemak dan gliserol sebelum memasuki sel dan baki kolesterol akan kembali melalui darah ke hati.[14]

Breakdown of fatty acids by beta oxidation
Pecahan asid lemak melalui pengoksidaan beta.[14]

Dalam sitosol sel (contohnya sel otot), gliserol akan ditukar kepada gliseraldehid 3-fosfat, molekul perantara glikolisis, untuk terus dioksidakan dan menghasilkan tenaga. Walau bagaimanapun, langkah utama katabolisme asid lemak berlaku dalam mitokondria.[15] Asid lemak rantai panjang (lebih daripada 14 karbon) perlu ditukar kepada asil-KoA lemak untuk merentas membran mitokondria.[5] Katabolisme asid lemak bermula dalam sitoplasma epitelium kerana asil-KoA sintetase menggunakan tenaga daripada pembelahan ATP untuk memangkinkan penambahan koenzim A kepada asid lemak.[5] Asil-KoA yang terhasil merentasi membran mitokondria dan memasuki proses pengoksidaan beta. Produk utama laluan pengoksidaan beta ialah asetil-KoA (yang digunakan dalam kitaran asid sitrik untuk menghasilkan tenaga), NADH dan FADH.[15] Proses pengoksidaan beta memerlukan enzim berikut: asil-KoA dehidrogenase, enoil-KoA hidratase, 3-hidroksiasil-KoA dehidrogenase, dan 3-ketoasil-KoA tiolase.[14] Rajah di sebelah kiri menunjukkan bagaimana asid lemak ditukar kepada asetil-KoA. Tindak balas bersih keseluruhan, menggunakan palmitoil-KoA (16:0) sebagai substrat model ialah:

7 FAD + 7 NAD+ + 7 KoASH + 7 H2O + H(CH2CH2)7CH2CO-SKoA → 8 CH3CO-SKoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

Biosintesis

[sunting | sunting sumber]

Sebagai tambahan kepada lemak pemakanan, lipid simpanan yang disimpan dalam tisu adipos merupakan salah satu sumber tenaga utama organisma hidup.[16] Triasilgliserol, membran lipid dan kolesterol boleh disintesis oleh organisma melalui pelbagai laluan.

Biosintesis lipid membran

[sunting | sunting sumber]

Terdapat dua kelas utama lipid membran: gliserofosfolipid dan sfingolipid. Walaupun banyak lipid membran yang berbeza disintesis dalam badan kita, laluan berkongsi corak yang sama. Langkah pertama ialah mensintesis tulang belakang (sfingosina atau gliserol), langkah kedua ialah penambahan asid lemak ke tulang belakang untuk membuat asid fosfatidik. Asid fosfatidik diubah suai lagi dengan melekatnya kumpulan kepala hidrofilik yang berbeza pada tulang belakang. Biosintesis lipid membran berlaku dalam membran retikulum endoplasma.[17]

Biosintesis trigliserida

[sunting | sunting sumber]

Asid fosfatidik juga merupakan pelopor biosintesis trigliserida. Asid fosfatidik fosfotase memangkinkan penukaran asid fosfatidik kepada diasilgliserida yang akan ditukar kepada trigliserida oleh asiltransferase. Biosintesis trigliserida berlaku dalam sitosol.[18]

Biosintesis asid lemak

[sunting | sunting sumber]

Prekursor bagi asid lemak ialah asetil-KoA dan ia berlaku dalam sitosol sel.[18] Tindak balas bersih keseluruhan, menggunakan palmitat (16:0) sebagai substrat model ialah:

8 Asetil-KoA + 7 ATP + 14 NADPH + 6H+ → palmitat + 14 NADP+ + 6H2O + 7ADP + 7P¡

Biosintesis kolesterol

[sunting | sunting sumber]

Kolesterol boleh dihasilkan daripada asetil-KoA melalui laluan berbilang langkah yang dikenali sebagai laluan isoprenoid. Kolesterol adalah penting kerana ia boleh diubah suai untuk membentuk hormon yang berbeza dalam badan seperti progesteron.[5]

Gangguan metabolisme lipid

[sunting | sunting sumber]

Gangguan metabolisme lipid (termasuk gangguan semula jadi) adalah penyakit di mana masalah berlaku dalam memecahkan atau mensintesis lemak (atau bahan seperti lemak).[19] Gangguan metabolisme lipid dikaitkan dengan peningkatan kepekatan lipid plasma dalam darah seperti kolesterol LDL, VLDL dan trigliserida yang paling kerap membawa kepada penyakit kardiovaskular.[20] Selalunya gangguan ini adalah bersifat keturunan, yakni diturunkan dari ibu bapa kepada anak melalui gen mereka.[19] Penyakit Gaucher (jenis I, II, dan III), penyakit Niemann-Pick, penyakit Tay-Sachs dan penyakit Fabry ialah contoh penyakit yang mana mereka yang dihidapi boleh mengalami gangguan metabolisme lipid badan mereka.[21] Penyakit yang jarang berlaku berkaitan gangguan metabolisme lipid ialah sitosterolemia, penyakit Wolman, penyakit Refsum, dan xantomatosis serebrotendinus.[21]

Jenis lipid

[sunting | sunting sumber]

Jenis lipid yang terlibat dalam metabolisme lipid termasuk:

  • Lipid membran:
    • Fosfolipid: Fosfolipid ialah komponen utama dwilapisan lipid membran sel dan terdapat di banyak bahagian badan.[22]
    • Sphingolipid: Sphingolipid kebanyakannya terdapat dalam membran sel tisu saraf.[17]
    • Glikolipid: Peranan utama glikolipid adalah untuk mengekalkan kestabilan dwilapisan lipid dan memudahkan pengecaman sel.[22]
    • Gliserofosfolipid: Tisu saraf (termasuk otak) mengandungi jumlah gliserofosfolipid yang tinggi.[22]
  • Jenis lipid lain:
    • Kolesterol: Kolesterol ialah pelopor utama untuk hormon yang berbeza dalam badan kita seperti progesteron dan testosteron. Fungsi utama kolesterol ialah mengawal kecairan membran sel.[23]
    • Steroid – lihat juga steroidogenesis: Steroid ialah salah satu molekul-molekul isyarat sel yang penting.[23]
    • Triasilgliserol (lemak) – lihat juga lipolisis dan lipogenesis: Triasilgliserol ialah bentuk utama simpanan tenaga dalam tubuh manusia.[1]
    • Asid lemak – lihat juga metabolisme asid lemak: Asid lemak adalah salah satu prekursor yang digunakan untuk membran lipid dan biosintesis kolesterol. Mereka juga digunakan untuk tenaga.
    • Garam hempedu: Garam hempedu dirembeskan daripada hati dan ia memudahkan penghadaman lipid dalam usus kecil.[24]
    • Eikosanoid: Eikosanoid diperbuat daripada asid lemak dalam badan dan ia digunakan dalam isyarat sel.[25]
    • Badan keton: Badan keton dibuat daripada asid lemak dalam hati. Fungsi mereka adalah untuk menghasilkan tenaga semasa tempoh kelaparan atau kekurangan pemerolehan makanan.[5]

Rujukan

[sunting | sunting sumber]
  1. ^ a b c d e "Overview of Lipid Metabolism". Merck Manuals Professional Edition. Dicapai pada 2016-11-01.
  2. ^ a b Freifelder D (1987). Molecular biology (ed. 2nd). Boston: Jones and Bartlett. ISBN 978-0-86720-069-0.
  3. ^ Baynes D (2014). Medical Biochemistry. Saunders, Elsevier Limited. m/s. 121–122. ISBN 978-1-4557-4580-7.
  4. ^ "Insect fat body: energy, metabolism, and regulation". Annual Review of Entomology. 55: 207–25. 2010. doi:10.1146/annurev-ento-112408-085356. PMC 3075550. PMID 19725772.
  5. ^ a b c d e f g h Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (2000). Lehninger Principles of Biochemistry (ed. 3rd). New York: Worth Publishers. ISBN 978-1-57259-931-4.
  6. ^ Ophardt, Charles E. (2013). "Lipid Metabolism Summary". Virtual Chembook. Elmhurst College.
  7. ^ "Reviewed Work: Plant Lipid Biochemistry". The New Phytologist. 71 (3): 547–548. May 1972. JSTOR 2430826?.
  8. ^ a b "Regulation of Lipid Metabolism and Beyond". International Journal of Endocrinology. 2016: 5415767. 2016. doi:10.1155/2016/5415767. PMC 4880713. PMID 27293434.
  9. ^ Pelley JW (2012). Elsevier's Integrated Review Biochemistry (ed. 2nd). Philadelphia: Elsevier/Mosby. ISBN 978-0-323-07446-9.
  10. ^ Voet D, Voet JG, Pratt CW (2013). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (ed. Fourth). Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0-470-54784-7. OCLC 738349533.
  11. ^ Harris JR (2009). Cholesterol binding and cholesterol transport proteins: structure and function in health and disease. Dordrecht: Springer. ISBN 978-90-481-8621-1.
  12. ^ Mechanism of Storage and Synthesis of Fatty Acids and Triglycerides in White Adipocytes | Physiology and Physiopathology of Adipose Tissue pp 101–121 | DOI: 10.1007/978-2-8178-0343-2_8
  13. ^ Feingold KR, Grunfeld C (2000). "Introduction to Lipids and Lipoproteins". Dalam De Groot LJ, Chrousos G, Dungan K, Feingold KR, Grossman A, Hershman JM, Koch C, Korbonits M, McLachlan R (penyunting). Endotext. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc. PMID 26247089.
  14. ^ a b c "Fatty Acid beta-Oxidation – AOCS Lipid Library". lipidlibrary.aocs.org. Diarkibkan daripada yang asal pada 2019-01-21. Dicapai pada 2017-11-28.
  15. ^ a b Scheffler IE (2008). Mitochondria (ed. 2nd). Hoboken, N.J.: Wiley-Liss. ISBN 978-0-470-04073-7.
  16. ^ "Adipose Tissue Remodeling: Its Role in Energy Metabolism and Metabolic Disorders". Frontiers in Endocrinology. 7: 30. 2016-04-13. doi:10.3389/fendo.2016.00030. PMC 4829583. PMID 27148161.
  17. ^ a b Gault CR, Obeid LM, Hannun YA (2010). "An Overview of Sphingolipid Metabolism: From Synthesis to Breakdown". Sphingolipids as Signaling and Regulatory Molecules. Advances in Experimental Medicine and Biology. 688. m/s. 1–23. doi:10.1007/978-1-4419-6741-1_1. ISBN 978-1-4419-6740-4. PMC 3069696. PMID 20919643.
  18. ^ a b "The synthesis of chiral glycerides starting from D- and L-serine". Chemistry and Physics of Lipids. 16 (2): 115–22. March 1976. doi:10.1016/0009-3084(76)90003-7. PMID 1269065.
  19. ^ a b "Lipid Metabolism Disorders". MedlinePlus. Dicapai pada 2016-11-20.
  20. ^ O'Malley K (1984). Clinical Pharmacology and Drug treatment in the elderly. Edinburgh; New York: Churchil Livingstone. ISBN 978-0-443-02297-5.
  21. ^ a b "Disorders of Lipid Metabolism". Merck Manuals Consumer Version. Dicapai pada 2016-11-20.
  22. ^ a b c Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "The Lipid Bilayer". Molecular Biology of the Cell (ed. 4th). Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3.
  23. ^ a b "Cholesterol in signal transduction". Current Opinion in Cell Biology. 12 (2): 193–203. April 2000. doi:10.1016/s0955-0674(99)00076-9. PMID 10712926.
  24. ^ "The enzymes, regulation, and genetics of bile acid synthesis". Annual Review of Biochemistry. 72: 137–74. 2003. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161712. PMID 12543708.
  25. ^ "Eicosanoids and Inflammation". The Journal of Pathology. 156 (2): 101–110. October 1988. doi:10.1002/path.1711560204. PMID 3058912.

Pautan luar

[sunting | sunting sumber]
Diambil daripada "https://ms.wikipedia.org/w/index.php?title=Metabolisme_lipid&oldid=6107493"